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研究生： 張雅婷
論文名稱： 輻射敏感型光觸媒複合材料的研製與性能探討
指導教授： 王竹方
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 原子科學院 - 生醫工程與環境科學系
Department of Biomedical Engineering and Environmental Sciences
論文出版年： 2006
畢業學年度： 94
語文別： 中文
論文頁數： 97
中文關鍵詞： 金屬改質 、二氧化鈦 、亞甲基藍 、Co-60
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    • 本研究目的在製備創新的輻射敏感型光觸媒複合材料，以化學合成方式將二氧化鈦（TiO2）燒結於獨居石，解決傳統光觸媒光源穿透性不佳的缺點，本實驗利用獨居石本身提供的能量在無光條件下激發光觸媒以分解有機物。為了瞭解獨居石所引發的機制，本研究嘗試將鹼土金屬（Sr、Ba）與稀土金屬（Ce）沉積於TiO2表面，利用紫外光及Co-60輻射作為激發光源探討其催化機制。本實驗使用ICP-AES、BET、SEM/EDX、TEM、XANES與XRD等儀器鑑定光觸媒之基本特性，並以酚及亞甲基藍水溶液進行催化降解實驗。實驗結果顯示，TiO2粒徑大約為10~20 nm，金屬粒徑為1~5 nm。TiO2/獨居石複合材料在無光條件分解酚水溶液的實驗中，以酸性條件降解速率較快，且降解速率隨濃度降低而增加。金屬/TiO2/陶瓷粉複合材料在紫外光催化降解亞甲基藍實驗中，經Sr、Ba改質與未經改質的光觸媒分解效果並無顯著差異，但Ce改質的效果則變差。在無光條件下，以Co-60輻射作為激發光源，Ce改質的效果優於Sr，Ba最差。本實驗證實自行合成的Ce/TiO2觸媒為輻射敏感型光觸媒複合材料，對γ射線敏感，經由高能輻射激發TiO2後，可達到催化有機物的效果。本研究期許未來能將此光觸媒複合材料應用於放射性廢料的處理問題。

    第一章 前言 1.1 研究緣起 1.2 研究目的 第二章 文獻回顧 2.1 光催化之反應原理 2.2 光催化之應用與限制 2.3 獨居石與CeO2介紹 2.4 反應動力學 2.5 光催化反應之影響因素 2.5.1 溶液pH值 2.5.2 反應物初始濃度 第三章 實驗內容與方法 3.1 實驗藥品與儀器 3.2 觸媒的製備方法 3.2.1 TiO2/獨居石複合材料的製備 3.2.2 稀土金屬、鹼土金屬複合材料的製備 3.3 觸媒性質鑑定分析 3.3.1觸媒元素成份分析－ICP-AES分析 3.3.2 觸媒比表面積分析－BET分析 3.3.3 觸媒表面形貌及表面元素分析－SEM/EDX分析 3.3.4 觸媒粒徑分析－TEM分析 3.3.5 觸媒晶型比例分析－XAS分析 3.3.6 觸媒晶相分析－XRD分析 3.3.7 加馬能譜分析 3.4 分析方法 3.5 催化降解實驗 3.5.1 TiO2/獨居石複合材料催化降解實驗 3.5.2 稀土金屬、鹼土金屬複合材料催化降解實驗 第四章 結果與討論 4.1 TiO2/獨居石複合材料之性質鑑定 4.1.1 觸媒元素成份分析（ICP-AES分析） 4.1.2 觸媒比表面積分析（BET分析） 4.1.3 觸媒表面形貌及元素分析（SEM/EDX分析） 4.1.4 觸媒晶相分析（XRD分析） 4.1.5 加馬能譜分析 4.2 稀土金屬、鹼土金屬複合材料之性質鑑定 4.2.1 觸媒元素成份分析（ICP-AES分析） 4.2.2 觸媒比表面積分析（BET分析） 4.2.3 觸媒表面型態及元素分析（SEM/EDX分析） 4.2.4 觸媒結構、粒徑分析（TEM分析） 4.2.5 觸媒晶型比例分析（XAS分析） 4.2.6 觸媒晶相分析（XRD分析） 4.3 TiO2/獨居石複合材料之催化降解實驗 4.3.1 亞甲基藍之催化降解實驗 4.3.2 酚之催化降解實驗 4.4 稀土金屬、鹼土金屬複合材料催化降解 4.4.1 UV光催化降解實驗 4.4.2 Co-60輻射催化降解實驗 4.4.3 反應速率推導 4.5 Ce改質觸媒之反應機制推導 第五章 結論與建議 5-1 結論 5-2 建議 第六章 參考文獻

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